江苏沿海台风浪数值模拟

构建CCMP再分析风场与Holland经验台风风场的叠加风场作为海浪的驱动风场,建立SWAN自嵌套模型对影响江苏沿海的典型台风"梅花"引起的台风浪过程进行模拟。在得出风场叠加方式的基础上,设计3种订正系数方案及3种权重系数方案共9种风场构建方案,分别对东中国海进行台风浪模拟并结合Jason-1卫星高度计观测的有效波高数据进行比较分析,实验结果显示各方案有效波高的相对误差最大可相差3%。选取最佳方案的模拟结果为嵌套区域提供波谱边界条件,对嵌套区域的模拟结果表明:模拟值与浮标实测资料吻合较好;台风经过江苏沿海期间,近岸海域最大波高可达5~6 m,中北部海域波浪以涌浪为主,而南部海域则以风浪为主。     

福建省沿岸赤潮生物——东海原甲藻生态探讨

对近年来福建北部海域的东海原甲藻赤潮应急跟踪监测资料及赤潮发生海域的生态浮标连续监测数据进行初步分析,分析结果表明,东海原甲藻赤潮发生的最适水温和盐度范围分别为18.2～25.2℃、29.7～32.2‰;赤潮发生前期大气压均有较大幅度的下降,赤潮持续期间风速较小,偏南风为主;在富营养化和贫营养化的海域都有发生该藻种的赤潮,特别是存在磷限制赤潮海域.赤潮发生发展过程中存在硅藻与甲藻之间的演替,赤潮发生期间时常伴有高密度的有毒甲藻.     

台湾周边海域波浪能资源研究

利用近5 a的实测海浪数据,定义了波浪能资源开发的可用波高,从波浪能流密度的大小、波周期、波浪能资源开发的可用波高出现频率、波浪能资源储量等方面着手,对台湾周边海域的波浪能资源进行分析,为海浪发电、海水淡化等波浪能资源开发工作提供科学依据。研究发现:①台湾周边大部分海域的能流密度在3 kW/m以上,相对大值区分布于基隆、澎湖、花莲、成功大武附近海域,成功大武附近海域的年平均能流密度高达7.15 kW/m。能流密度在1月和10月最大,7月为全年最低。②台湾岛西部海域的海浪波周期多在4.5~5.5 s,台湾岛以东海域、北部的基隆附近海域、南部的鹅銮鼻附近海域的波周期在6.0 s左右。③台湾周边海域可用波高出现的频率整体较高,其中1月和10月出现频率明显大于4月和7月。④台湾周边海域的波浪能资源总储量在2×10⁴ kWh·m^-1以上,高值区分布于台湾北部的基隆附近海域、台湾东部的花莲附近海域、台湾东南部的成功大武附近海域、位于台湾海峡的澎湖附近海域,高雄附近海域为低值区。⑤台湾周边海域波浪能资源的富集区分布于基隆附近海域、花莲附近海域、成功大武附近海域以及澎湖附近海域,相对贫乏区分布于高雄附近海域。     

长兴岛附近海域利用动态变化及开发环境压力评价

本文以长兴岛附近海域为研究区,以2005年和2015年两期高分辨率遥感影像为数据源,利用GIS技术手段,提取及分析了长兴岛及其附近海域围填海分布、面积及利用类型信息,计算了海域利用类型动态度、海域利用转移矩阵、海域利用结构信息熵及海域开发资源环境压力指数,分析了长兴岛附近海域2005—2015年海域开发利用的动态变化,从而对该海域开发资源环境压力强度进行评价。结果表明:（1）2005—2015年长兴岛附近海域港口用海扩张速度最快,动态度高达11.09%,未利用扩张速度次之,而盐业用海面积呈现负增长状态,动态度为-0.16%;（2）10 年间围填海类型主要转变方向为海域转为围海养殖、港口和未利用类型;（3）研究期间信息熵由2005年的0.96增加到2015年的1.40,海域利用结构均衡度加强,海域利用结构趋于多样化、均衡化;（4）2005年和2015年长兴岛资源开发环境压力处于中等强度及以上的海域所占比例分别为56.14%和62.97%;海域开发资源环境压力指数变化量大于零值的面积高达80.7%,海域资源开发环境压力强度在逐渐增强。     

波浪作用下沉降型憎水性污染物床面释放机理研究:以二氯甲烷为例

以沉降型憎水性污染物为代表的危险化学品突发性水污染事故发生后,大部分污染物将以液态形式沉积于河床表面,这些物质将作为内源性污染源,缓慢地释放进入水体,持续性地导致区域水质严重污染。选取二氯甲烷为对象,通过波浪水槽实验分析了不同波浪要素(波高、波周期等)对其释放强度的影响程度及响应关系,并建立了释放通量与各波浪动力学因子间的数学回归模型。结果表明：波浪扰动将引起以二氯甲烷为代表的沉降型憎水性污染物明显释放;DCM悬浮颗粒总体积浓度(TVC)总体上随波高的增大而变大,随着波周期的增大而减小;相同波周期情况下,释放通量与波高呈显著指数正相关(R²>0.973);相同波高情况下,释放通量与波周期呈显著对数负相关关系(R²>0.967);进一步建立了释放通量与床面波切应力、床面波浪能量损耗率、近底波浪质点水平速度最大值、单宽总波能及波陡的数学回归模型。该研究可为沉降型憎水性污染物水质预报的源强确定提供理论依据及计算方法,进而为完善该类污染物水质预报及风险预警的理论体系提供思路及方法。     

广东湛江白骨壤红树人工林消波效应初步研究

以广东湛江红树林国家级自然保护区内白骨壤人工林（Avicennia marina）为研究对象,通过对白骨壤人工林林内距离林缘25 m、50 m、75 m、100 m 处的消波观测,分析红树林消波效应。研究表明：白骨壤人工林消波效果显著。波浪从林缘经过白骨壤01 样地（0~25 m）、02 样地（25~50 m）、03 样地（50~75 m）、04 样地（75~100 m）后的1/10 波高减低率分别为31.49%、35.23%、40.85%、38.88%,可以看出消波率受林分结构指标林分生物量体积密度的影响;波高减低率随水深的增加而增加;而白骨壤人工林消波率随着波高的增加未呈现出规律变化。总体看来,白骨壤消减程度是随着林分生物量体积密度的增加而增加的,当植株较矮时,受枝叶层影响消波效果会更明显;波浪传播距离越长,1/10 波周期越大。     

北部湾水文气象极值参数研究

本文基于WRF海面风场动力模式、SWAN海浪模式和ECOM三维海流数值模式,计算了1992~2011年的热带气旋影响下,发现了波高极值与增水极值发生时刻的不一致性这一规律。北部湾百年一遇极值波浪、风速、海流和增水的特征值:百年一遇极值波高在北部湾南部最大,超过10.5 m,向北减小;极值周期的分布特征与极值波高相似,在北部湾南部最大,达到11.5 s,向北减小;百年一遇风速,在北部湾北部和南部有两个大值区,可以达到39 m/s,中西部相对较小;百年一遇极值流速,在北部湾四周较大,而东边较西边更大,海南岛的东方市附近超过了300 cm/s;百年一遇极值增水普遍超过160 cm,北部可以达到340 cm,呈现由北向南的递减特征。     

东沙群岛附近海域风候特征分析

目的利用近22年的CCMP(Cross-Calibrated,Multi-Platform)风场资料,对东沙群岛海域的风候特征进行深入研究,为军地海洋建设提供科学依据。方法利用具有高精度的CCMP风场资料,统计分析近22年期间东沙群岛附近海域的风候特征。结果东沙群岛附近海域的海表风速呈"W"状双峰型月变化。峰值出现在11、12和1月期间,海表风速在9 m/s左右,次峰值位于6月,海表风速在6 m/s左右,东沙海域的年平均风速为6.5 m/s。东沙海域的海表风速表现出"U"型日变化特征。东沙附近海域的风速主要分布于3~5级,即3.4~10.7 m/s之间,1月的大风频率明显高于7月。1月和10月,东沙附近海域的风向以NE向为主,7月受西南季风影响显著,风向以S-SW向为主,4月风向则以ENE和SSE向为主。从全年来看,风向以偏东北向为主,S-SW向居其次。在近22年期间,东沙海域的海表风速整体上以0.0424 m/(s·a)的速度显著性逐年线性递增。结论运用高精度的CCMP风场资料,通过统计分析方法得到了东沙群岛海域的风候特征,对军地海战场环境建设具有科学支持作用。     

辽河口海域叶绿素a的时空分布特征及其影响因素

2013年8月、2013年10月和2014年5月先后3次对辽河口海域进行航次调查,对相关数据运用多种分析方法,研究了浮游植物粒级结构的时空分布特征及其主要环境影响因子。结果表明:辽河口叶绿素a浓度的季节变化特征表现为夏季最大、春季次之、秋季最小。空间分布特征表现为:春季西北部浓度高,东南区域浓度较低;夏秋呈相反的分布特征在夏季为近河口区域低、河口外区域高,且区域之间的浓度差异较大,最大值出现在西南区域;秋季表现为近河口区域高,远离河口区域较低,叶绿素a较大值主要分布在靠近河口的区域。在不同季节,不同粒径对叶绿素a的贡献率也不尽相同,Nano-级对总叶绿素a的贡献率在3个季度中均为最大。影响叶绿素a浓度变化的环境因素复杂:在春季,硝酸盐与叶绿素a呈负相关;在夏季,硝酸盐、磷酸盐、硅酸盐以及总氮均与叶绿素a呈显著负相关,悬浮物浓度与叶绿素a之间呈显著负相关,表层水温(SST)与叶绿素a表现为显著正相关;在秋季,悬浮物(SS)与叶绿素a存在显著正相关。     

广西铁山港海域砂壳纤毛虫生态学研究

通过采集广西铁山港海域2010年春夏季8个站点16个样品,依据壳体形态特征对样品中砂壳纤毛虫进行了分类鉴定,对春夏季节砂壳纤毛虫的种类组成、种类的季节分布、丰度、优势种、多样性指数、均匀度指数等进行了生态学描述,并对砂壳纤毛虫群落结构与环境理化因子之间的关系进行了研究。结果表明:该海域共鉴定出砂壳纤毛虫6属15种,其中以拟铃虫属和薄铃虫属为主;春季各站点砂壳纤毛虫的平均丰度值为4 385.6ind/m3,优势种有简单薄铃虫、诺氏薄铃虫、巴拿马网纹虫,夏季各站点砂壳纤毛虫平均丰度值为13 967.3ind/m3,优势种有根状拟铃虫、坚果拟铃虫、简单薄铃虫、诺氏薄铃虫、妥肯丁拟铃虫;砂壳纤毛虫种类数、丰度、多样性指数和均匀度指数等均呈现夏季高于春季的总体态势,其中春季丰度呈现斑块分布,而夏季丰度则呈现出由近岸向远岸逐渐递减的趋势;聚类分析和多维尺度分析将16个站点的砂壳纤毛虫群落分为两组,春季组和夏季组,各自具有明显的季节特征;冗余分析显示,夏季溶解性有机碳、温度和总氮是影响该海域砂壳纤毛虫群落组成的主要环境理化因子,与种群数量有显著的正相关关系,而春季群落结构则受氨氮、碱度和溶解氧的影响较大。     

滨海电厂温排水影响下的温升平面分布和垂向变化研究——以罗源湾可门电厂为例

本文以罗源湾可门电厂温排水为研究对象,基于现场调查和数值模拟手段,研究了温排水对电厂周边海域水体环境温升的影响,分析了温升的平面分布和垂向变化特征,并绘制了最大温升包络线图。研究结果表明,温升平面分布与电厂海域潮流特征及岸线地形有关。温排水入海后,表层温升水基本上沿与岸线平行方向的电厂上下游海域扩散,沿岸方向扩散距离远大于离岸方向扩散距离。温升最大的区域位于排水口附近,并沿离岸和沿岸方向温升减小,且离岸方向减小更快。在剖面方向上,海水温升影响最大的区域在表层,并沿垂直方向影响区域迅速减小,对水面3 m以下的区域影响很小。潮差对水温的扩散趋势及范围有影响,总体上,潮差越小,温升水的扩散面积越大。     

秦皇岛海洋站海浪特征分析

本文基于秦皇岛海洋站2015年3月至2020年11月海浪观测数据,对春、夏、秋季的海浪特征进行分析。结果表明,不同月份和年份海浪的波型大致相同,仅有两种波型,以风浪（F）为主,出现的比例为90%以上;混合浪-涌浪为主（U/F）出现次数较少。海况为1～6级,以2、3级为主,4级为辅,1级次之,5、6级偶有发生。出现6级海况的月份分别为7月、8月;春季（3－5月）以3级海况为主、秋季（9－11月）以2～3级海况为主,呈明显的季节性。秦皇岛海洋站出现6级海况的年份为2017年、2018年,这两年出现6级海况是受温带气旋的影响。波高和周期没有明显的相关关系,秦皇岛沿岸大浪过程主要受冷空气、温带气旋、冷空气和温带气旋结合的影响,其中10月、11月波高增加主要与冷空气有关。     

水华藻斑漂移速度时变特征研究

以太湖水华藻斑为研究对象,采用自主研发的藻斑漂移原位观测技术,研究分析了不同时间尺度下太湖蓝藻水华易发区藻斑漂移速度的变化特征.结果表明：日内藻斑漂移速率在（0.0793±0.0135）~（0.146±0.0318）m/s范围内变化,藻斑漂移速度的北向分量在-0.0896~0.0247m/s之间,东向分量在-0.0157~0.0029m/s之间.漂移速率日均值变化呈现出锯齿式交替特征即增加-减少-再增加的往复循环,变化范围为（0.0499±0.0141）~（0.1580±0.0120）m/s,漂移方向以北向为主.藻斑漂移速度的月际变化明显,6月~8月,向东漂移的占比逐渐降低,而向西漂移的占比逐渐增加,此期间漂移方向均以北向为主.漂移速率6月上旬最小,均值为0.0680m/s,7月上旬达到最大,均值为0.1350m/s,7月中旬~8月下旬水华藻斑漂移速率在0.0800m/s附近波动.     

基于NLMSFD模式对风速分布规律的数值模拟——以山东威海风电场为例

针对风电场建设要求,论文利用非线性高分辨率数值模式NLMSFD尝试对山东荣成地区风资源进行评估。在试验区域内,分别选取两座测风塔不同高度上1年的月平均风速观测资料作为驱动值,利用模式对试验区的风速分布进行了模拟试验,获取了试验区100 m×100 m分辨率条件下风速一年四季的空间分布信息,并将模拟值与实测值对比,分析了模式在试验区地形及粗糙度条件下的模拟精度,评价了NLMSFD模式的可适用性。结果表明,模式的模拟结果基本能反映出月平均风速的时空变化规律,但两塔位置处模拟值与观测值的相对误差随高度和季节变化有所不同。从季节上看,模式的模拟结果在冬季较好,夏季误差稍大,春、秋次之;从高度上看,除10 m高度外,其它高度层的相对误差大多在10%以内。利用不同位置的观测资料驱动模式,模拟结果的精度也受影响。如利用远离海岸边的观测资料驱动模式要比近海观测资料驱动模式所得的模拟结果好;同时对于近海的测风塔,采用距地面位置较高的观测资料作为驱动值要比采用10 m高度的资料驱动模式的模拟精度好。这些结果说明NLMSFD模式在精细化风资源评估及风电场选址中具有一定的参考应用价值。     

新型垂直探测资料在污染天气分析中的应用

针对2017年1月上旬广州地区出现的一次持续时间长的重污染天气过程,基于地面观测资料、激光雷达、风廓线雷达和微波辐射计数据,从水平和垂直扩散条件2个方面分析了此次污染过程的形成和维持的原因.结果表明：（1）本次污染过程期间,广州地区地面风速基本为小于2m/s的偏北风,在300m高度以下普遍存在平均水平风速低于2.6m/s的小风层;污染前期640m高度内的各层回流指数廓线小于0.6,100m高度小于0.4,污染缓解后回流指数高于0.7.（2）地面PM_2.5浓度与逆温强度的相关系数为0.42,过程平均逆温厚度167m,平均逆温强度为1.08℃/100m;（3）PM_2.5浓度与边界层高度的相关系数为-0.56,清洁时段的平均边界层高度（876m）约为污染时段（620m）的1.4倍,过程最低边界层高度为267m;PM_2.5浓度与边界层通风量的相关系数为-0.61,清洁时段的平均边界层通风量（2538m²/s）约为污染时段（1136m²/s）的2.2倍,使用边界层通风量能更好表征大气污染的程度.     

基于质子转移飞行时间质谱法对苏州市冬季大气VOCs的观测研究

为分析苏州市城区冬季VOCs污染水平、变化特征及污染来源,采用质子转移飞行时间质谱仪（PTR-TOF-MS）进行走航和定点观测.结果表明:①城区中心走航期间总挥发性有机物（TVOC）平均浓度为95.00 μg/m3,环高架快速路走航期间TVOC平均浓度为131.48 μg/m3,定点观测期间TVOC平均浓度为72.85 μg/m3.对比其他城市城区,苏州市城区VOCs污染较轻,环境空气质量处于优良水平（浓度数据基于PTR-TOF-MS所能观测物种）.②走航及定点观测期间平均浓度最高的均为含氧挥发性有机物（OVOC）,城区中心走航区域OVOC占比为35.83%,环高架快速路走航区域OVOC占比为43.33%,定点观测（处于闹市区）期间OVOC占比为33.36%.③观测期间对OFP贡献较大组分为OVOCs、烯烃、芳香烃.结合无机物种定点观测数据发现,VOCs和NO₂的浓度峰值与PM_2.5浓度峰值变化趋势一致.结合VOCs浓度呈早晚高峰的日变化规律,判断机动车尾气可能是VOCs、NO₂、PM_2.5的主要排放源之一.④特征比值法判断观测期间空气老化程度较高,苯系物主要来自交通源和燃料燃烧源.PMF（正矩阵因子分解法）源解析结果表明,VOCs污染源包括溶剂使用源、空气老化和二次形成源、植物源、交通源、工业源,结合非参数风回归模型（NWR）评估污染主要来自定点观测点北方的工业企业以及东南方向的环高架快速行驶的机动车,与走航观测高值点位一致.利用MIR系数法得出5类VOCs来源因子,其OFP贡献率依次为空气老化和二次形成源>溶剂使用源>植物源>交通源>工业源.研究显示,苏州市需加强管控溶剂使用行业的VOCs排放量,倡导在上下班高峰期、周末使用公共交通出行,减少机动车尾气排放,可以有效减少当地O₃生成.      

自动气象站非规范算法对风观测数据质量的影响

目的弄清非规范算法对风观测数据质量的影响程度。方法采用规范方法和二种非规范方法同时统计长期正常采集的风向风速数据,统计每月16位风向的极大风速及其对应的风向和时间、最大风速及其对应的风向和时间、2 min平均风速、10 min平均风速、含静风的风向频率等参数,并绘制相应参数的风玫瑰图,比较不同算法、相同参数的风玫瑰图,探讨算法间的误差。结果风速简单滑动平均法、风向矢量滑动平均法对16位风向上极大风速、最大风速、10 min平均风速的统计结果与规范方法很接近,而风向、风速简单滑动平均法对上述5种参数的统计结果与规范方法都有很大差异。结论自动气象站非规范算法会降低风观测数据质量,加强自动气象站供货商资质管理是提高气象观测数据质量的基本保障。     

热带海洋大气环境氯离子浓度立体化观测技术研究

目的 对热带海洋环境氯离子开展立体化观测,掌握热带海洋环境下大气氯离子浓度在空间上的分布规律,为海洋大气环境下装备产品和重大工程服役环境研究提供立体化观测数据支撑。方法 在观测海岸线附近科学选点,采用无人机搭载远程控制大气采样器开展大气氯离子浓度立体化观测,对不同空间高度氯离子浓度分布规律进行分析。结果 成功采集万宁某海岸线附近1 km×300 m×100 m区域1 a以上氯离子浓度数据,通过GIS技术分析并建立了氯离子浓度分布三维场,实现了氯离子浓度可视化,并随离海距离、离地高度剖切显示。结论 海南万宁某区域海岸线附近氯离子浓度在冬季最大,夏季最低,且在一定观测范围内,随观测高度增加而先增大、后降低,随离海距离增大而逐渐降低。     

空气中氯离子沉积速率的影响因素分析

目的 分析空气中氯离子沉积速率的影响因素。方法 采用灰色关联分析法、pearson相关系数法和spearman相关系数法分析了海南省中东部离海岸线350 m处监测的气温、相对湿度、风速、降雨量、海水有效波高、海水温度与氯离子沉积速率的相关性。结果 3种方法的分析结果一致表明,与氯离子沉积速率的相关性最高的是海水有效波高,而与其他环境因素的相关性交替排序。结论 海水有效波高与氯离子沉积速率呈现显著性正相关,表明海水有效波高越高,氯离子沉积速率越大。     

华南沿海某大气背景点黑碳气溶胶污染特征

黑碳气溶胶(BC)因其显著的气候效应和对人类健康的危害而成为研究的热点。研究背景点位BC的浓度水平和来源特征有助于掌握BC在区域尺度上的辐射强迫特性和环境影响。2009年秋季在华南沿海某区域大气背景点进行了为期约40 d的BC在线观测。观测期间BC的平均浓度为(2.34±1.33)μg/m3,与其它区域背景点相比处于较高水平。利用中尺度天气研究和预报系统WRF模拟的高分辨率三维气象场数据驱动HYSPLIT-4反向轨迹模式,模拟观测期间每小时的气团轨迹,将所有轨迹分为来源特征明显的东北沿海、北方内陆、香港方向和东南海面方向四类。当受到东北沿海来源气团影响时,BC的浓度为平均水平的1.4倍,BC和CO有较好的线性相关关系,而其它三类气团影响时的BC浓度都低于平均浓度,且BC和CO的相关关系很差,说明来自东北沿海地区的较近距离区域传输是影响该背景点大气BC的主要源区。